LED คืออะไรและทำงานอย่างไร - อุปกรณ์และคุณสมบัติ

เพื่อให้เข้าใจว่า LED คืออะไรอันดับแรกคุณต้องเข้าใจการกำหนดที่ยอมรับโดยทั่วไปนำเสนอเป็นภาษาอังกฤษว่า LED คำแปลนี้แปลว่า "เปล่ง LED ขนาดเล็ก" จากมุมมองทางเทคนิคเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่แปลงกระแสไฟฟ้าเป็นรังสีแสงที่มองเห็นได้ ผลิตภัณฑ์ที่เรียบง่ายที่สุดในรูปลักษณ์และอุปกรณ์นั้นแตกต่างอย่างชัดเจนจากอุปกรณ์ส่องสว่างทั่วไป: หลอดไส้และอื่น ๆ

ประวัติความเป็นมาของเหตุการณ์

อุปกรณ์และหลักการทำงานของอุปกรณ์ส่งสัญญาณ LED นั้นง่ายต่อการเข้าใจถ้าคุณทำความคุ้นเคยกับพื้นหลังของการเกิดขึ้น ผลิตภัณฑ์ที่แผ่นี้เกิดครั้งแรกในปี 1962 ในรูปแบบของไดโอดสีแดงขาวดำ แม้จะมีข้อบกพร่องเป็นจำนวนมาก แต่เทคโนโลยีการผลิตก็ยังได้รับการยอมรับว่ามีแนวโน้ม หนึ่งทศวรรษหลังจากการสาธิตตัวอย่างสีแดงไฟ LED สีเขียวและสีเหลืองถูกนำเสนอต่อสาธารณชนทั่วไป เนื่องจากผลตอบแทนต่ำผลิตภัณฑ์เหล่านี้ส่วนใหญ่จะใช้ภายในบ้านเป็นตัวชี้วัดที่แผงด้านหน้าของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในครัวเรือน

เมื่อเวลาผ่านไปความเข้มของแสงเพิ่มขึ้นหลายครั้งและใน 90s ของศตวรรษที่แล้วมันเป็นไปได้ที่จะสร้างตัวอย่างที่มีฟลักซ์ส่องสว่างเท่ากับ 1 ลูเมน ในปี 1993 วิศวกรชาวญี่ปุ่นเอส. นากามูระได้สร้างไดโอดสีน้ำเงินครั้งแรกในประวัติศาสตร์โดยมีความส่องสว่างในระดับสูง จากช่วงเวลานั้นผู้พัฒนาของพวกเขาเรียนรู้ที่จะได้สีสเปกตรัมที่มองเห็นรวมถึงสีขาว

เนื่องจากลักษณะที่โดดเด่นของผลิตภัณฑ์ LED เมื่อเวลาผ่านไปพวกเขาได้กลายเป็นคู่แข่งที่ร้ายแรงของหลอดไส้ที่คุ้นเคยกับคนจำนวนมาก

ตั้งแต่ปี 2005 อุตสาหกรรมได้เชี่ยวชาญการผลิตไฟ LED สีขาวที่มีฟลักซ์ส่องสว่างสูงถึง 100 lm หรือมากกว่า นอกจากนี้เราได้เรียนรู้วิธีการสร้างองค์ประกอบแสงด้วยเฉดสีขาวหลากหลาย (“ อบอุ่น”,“ เย็น” และแสงอื่น ๆ )

อุปกรณ์และหลักการกำเนิดรังสี

เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการจัดเรียงไฟ LED ประการแรกจำเป็นต้องคำนึงถึงจำนวนคะแนนที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบ:

• พื้นฐานขององค์ประกอบ LED เป็นคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ผ่านปัจจุบันในทิศทางเดียวเท่านั้น
• อุปกรณ์ LED คลาสสิกถือว่ามีวัสดุที่เป็นฉนวน
• กล่องแก้วของไดโอดได้อย่างน่าเชื่อถือปกป้องคริสตัลจากอิทธิพลภายนอกและในเวลาเดียวกันเป็นองค์ประกอบกระจัดกระจาย;
• ที่ด้านหลังของเคสมีหน้าสัมผัสสองจุดที่ให้พลังงานไฟฟ้าของ LED

เพื่อเพิ่มเวลาตอบสนองของอุปกรณ์เปล่งแสงช่องว่างระหว่างเลนส์กระจายและคริสตัลนั้นเต็มไปด้วยสารประกอบซิลิโคนโปร่งใส

ในโครงสร้างของ LED บางชนิดจะมีวัสดุอะลูมิเนียมพิเศษซึ่งเป็นฐานของอุปกรณ์และในเวลาเดียวกันจะช่วยระบายความร้อนส่วนเกินออกไป

หลักการทำงานของไฟ LED นั้นง่ายต่อการเข้าใจโดยการตรวจสอบจุดแยกเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งผู้เชี่ยวชาญเรียกการเปลี่ยนแปลงของอิเล็กตรอน ชื่อของมันเกี่ยวข้องกับลักษณะที่แตกต่างกันของตัวพาหลักในเลเยอร์ขอบเขตของสองโครงสร้าง ในเซมิคอนดักเตอร์ตัวเดียวจะมีอิเล็กตรอนเกินขอบเขตที่หน้าสัมผัสและในวัสดุที่อยู่ติดกับมันจะมีรูส่วนเกิน ในกระบวนการผลิตของชุมทางเซมิคอนดักเตอร์พวกเขาเจาะเข้าไปในชั้นที่อยู่ติดกันสร้างอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นที่ป้องกันไม่ให้อคติย้อนกลับของพวกเขาแรงดันไฟฟ้าโดยตรงบน LED ในระหว่างการดำเนินการขึ้นอยู่กับความกว้างของการเปลี่ยนแปลง

เมื่อศักยภาพของขั้วไฟฟ้าที่กำหนดและค่าที่สร้างขึ้นโดยแหล่งกำเนิดกระแสตรงนั้นถูกส่งไปยังไดโอดมันเป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนการเปลี่ยนทิศทางในทิศทางที่ต้องการ สิ่งนี้จะนำไปสู่การเปิดและการปรากฏตัวของการไหลของอนุภาคที่มีประจุตรงข้าม เมื่อพวกมันชนกันที่จุดเปลี่ยนพลังงานควอนตัมของพลังงานแสงจะถูกปล่อยออกมา - โฟตอน ขึ้นอยู่กับอัตราการเกิดซ้ำของพัลส์เหล่านี้รังสีจะได้สีที่แน่นอน

สิ่งที่กำหนดสีของไฟ LED

ในการผลิตไฟ LED มีการใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชนิดต่าง ๆ ซึ่งเป็นทางเลือกที่จะกำหนดเฉดสีที่ปล่อยออกมา

ความสามารถในการแยกสีเป็นคุณสมบัติโดยธรรมชาติของดวงตามนุษย์ซึ่งสามารถจับการไล่ระดับสีด้วยความแม่นยำสูง มันเชื่อมโยงความสัมพันธุ์กับความยาวคลื่นของรังสีควอนตัมที่ดำเนินการโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของความถี่ที่แน่นอน ในกรณีนี้พัลส์แสงจะเกิดขึ้นที่ขอบเขตของการเปลี่ยนเซมิคอนดักเตอร์ของ LED

เมื่อศึกษาคุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำต่าง ๆ ในระยะแรกของการศึกษานักวิทยาศาสตร์ระบุวัสดุเช่นแกลเลียมฟอสฟอรัสรวมถึงสารประกอบประกอบไปด้วย AlGaAs และ GaAsP เมื่อใช้มันเป็นไปได้ที่จะได้รับรังสีสีแดงและสีเหลืองสีเขียว วันนี้เพื่อให้ได้ชุดสีที่แตกต่างกันชุดอลูมิเนียมผสมกับอินเดียมและแกลเลียม (AllnGaP) หรือแกลเลียมอินเดียมไนไตรด์ (InGaN) มีความซับซ้อนมากขึ้นในโครงสร้าง เซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้สามารถทนกระแสที่สำคัญซึ่งช่วยให้พวกเขาได้รับแสงสูง

เทคนิคการผสมสี

เทปไดโอดที่ทันสมัยและ LED กลุ่มโมดูลาร์สามารถให้เฉดสีที่แตกต่างกันของช่วงแสง เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงครั้งเดียวในรูปแบบของรังสีเอกรงค์จะต้องใช้อุปกรณ์หลายชิปเพื่อสร้างการเรืองแสงหลายสี ผลิตภัณฑ์ที่ซับซ้อนนี้ทำงานเหมือนจอคอมพิวเตอร์ซึ่งเป็นไปได้ที่จะได้รับร่มเงาเกือบทุกชนิด (สำหรับสิ่งนี้จะใช้โมดูล RGB พิเศษ)

การใช้หลักการสร้างเงานี้เป็นไปได้ที่จะได้แสงสีขาวที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในไฟสปอร์ตไลท์ LED เมื่อต้องการทำเช่นนี้สีต้นทางหรือสีพื้นฐานทั้งสามจะผสมกันในสัดส่วนที่เท่ากัน

นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะได้รับมันโดยการรวมโครงสร้างไดโอดของรังสีอัลตราไวโอเลตหรือสีฟ้ากับสารเคลือบชนิดฟอสเฟอร์สีเหลือง

คุณสมบัติของการผลิตไฟ LED

เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการผลิตไฟ LED คุณจะต้องทำความคุ้นเคยกับคุณสมบัติโครงสร้างในแง่ของเทคโนโลยีที่ใช้ในการผลิต ดังนั้นเมื่อพิจารณาถึงลักษณะเฉพาะของการผลิตประเด็นต่อไปนี้จะถูกนำมาพิจารณาเป็นหลัก:

• วิธีการเฉพาะในการสร้างสีของรังสี (เมทริกซ์หรือสารเรืองแสง);
• LED มีกี่โวลต์ที่ออกแบบมาและขนาดใดในปัจจุบันที่สามารถทนได้
• เทคโนโลยีที่ช่วยให้คุณได้คุณภาพของแสงที่ดีที่สุดและราคาถูกกว่า

การทำชิปในวงจรเมทริกซ์จะทำให้ผู้ผลิตมีต้นทุนมากขึ้นซึ่งจ่ายด้วยการฉายรังสีคุณภาพสูง ข้อเสียของสารเรืองแสงคือมีแสงน้อยรวมถึงการแผ่รังสีสีที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ นอกจากนี้พวกเขามีทรัพยากรการทำงานที่มีขนาดเล็กลงและมักจะล้มเหลว

ในการผลิตไดโอดตัวบ่งชี้อย่างง่ายที่มีแรงดันไฟฟ้าโดยตรงที่ 2-4 โวลต์การเปลี่ยนแปลงจะถูกคำนวณสำหรับกระแสขนาดเล็ก (สูงถึง 50 mA) ในการสร้างอุปกรณ์ให้แสงสว่างคุณภาพสูงและวงจรสะพาน LED จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่มีตัวบ่งชี้กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ (สูงสุด 1 แอมแปร์) หากมีโมดูลเชื่อมต่อกับไดโอดในหนึ่งชุดแรงดันรวมที่จุดแยกของพวกเขาถึง 12 หรือ 24 โวลต์ในการผลิตผลิตภัณฑ์ข้อดีของ LED แต่ละตัวจะถูกทำเครื่องหมายด้วยวิธีพิเศษ (หิ้งขนาดเล็กทำบนขาที่สอดคล้องกัน)

ขอบเขตและการจัดการเรืองแสง

เนื่องจากความหลากหลายของการปรับเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ LED ถูกใช้อย่างกว้างขวางในด้านต่าง ๆ :

• ในการผลิตหลอดประหยัดพลังงานที่ติดตั้งในโคมระย้าทั่วไปตัวอย่างเช่นหรือในเชิงเทียนผนังทั่วไป
• สำหรับใช้เป็นไฟส่องสว่างในไฟฉายขนาดเล็กที่แพร่หลายเช่นเดียวกับโครงสร้างขนาดใหญ่เช่น "โคมไฟตั้งแคมป์สำหรับนักท่องเที่ยว"
• หากจำเป็นให้ตกแต่งห้องด้วยริบบิ้นแบบยาวที่มีสีต่างกัน

การใช้งานของพวกเขาเป็นเพราะระดับของความต้านทานของอุปกรณ์กับปัจจัยภูมิอากาศประเมินโดยระดับการป้องกันผลิตภัณฑ์ ขึ้นอยู่กับการออกแบบพวกเขาจะใช้เฉพาะในอาคารหรือสามารถทำงานในพื้นที่เปิดโล่ง (โดยเฉพาะการออกแบบสำหรับป้ายโฆษณาหรือไฟ LED ฝนโดยเฉพาะ)

คุณสามารถควบคุมระดับความส่องสว่างในโคมไฟหรือโคมระย้าธรรมดาได้หลายวิธี สำหรับเรื่องนี้วงจรอิเล็กทรอนิกส์พิเศษมักใช้เพื่อปรับความกว้างและพารามิเตอร์อื่น ๆ ของแสงพัลส์ เพื่อความสะดวกในการทำงานกับอุปกรณ์ในครัวเรือนโมดูลดังกล่าวทำในรูปแบบของแผงควบคุมทั่วไป